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一、基坑工程設計
(1)設計深度
設計深度方面要從以下兩個方面考慮:第一個方面要在確定基坑支護方案時,對基坑的地質條件進行充分的調查分析,協(xié)調好每一個環(huán)節(jié),使支護方案的實施達到最佳的效果,同時還要達到系統(tǒng)的最優(yōu)值;另一方面在基坑工程施工的過程中,要檢測支護結構的應力,然后對數(shù)據(jù)進行分析,根據(jù)所得的數(shù)據(jù)信息對方案進行修改,這樣才能夠達到是動態(tài)的設計效果。
(2)設計計算
深基坑支護結構的設計計算依賴于極限平衡的理論,但是在實際的施工當中支護結構所受到的應力不是理論值,在設計計算的實踐中證明,按照極限平衡理論的支護計算雖然滿足理論上的要求,但是在實際中還是會有一定的誤差,主要是因為在深基坑工程中主要是一種靜態(tài)的設計,而在實際的施工中是一種動態(tài)的過程,地質土壤具備蠕變性,所以隨著時間的推移,會降低土壤的結構強度,所以在設計計算中一定要注意這個問題。
二、基坑支護的類型及設計要求
1.功能分類
在建筑群體比較集中的地方都會對地下的建筑進行施工,一般都會使用基坑工程,但是基坑工程在施工的過程中回收到深度以及周圍建筑的影響,所以基坑的支護措施必不可少。傳統(tǒng)的支護措施比較簡單,采用的是鋼板樁加井點降水的方法,但是只能夠滿足一般的基坑深度,對于深基坑就不能夠滿足了,近幾年隨著基坑深度的增加,對支護技術也有了更高的要求,按照功能的分類有以下幾種:(1)擋土系統(tǒng)。主要采用的結構包括鋼板樁、深層水泥攪拌站以及地下連續(xù)墻等,主要的功能就是在基坑工程施工的過程中阻擋坑外土的壓力,增加其穩(wěn)定性。(2)擋水系統(tǒng)。主要采用的旋噴樁、鎖扣鋼板樁以及壓密注漿等方法,在基坑工程施工的過程中可以阻擋外界的滲水。(3)支撐系統(tǒng)。一般采用鋼筋混凝土內支撐、剛與鋼筋混凝土組合的支撐等,在基坑施工中主要的作用就是限制圍護結構位移。
2.支護類型
常見的深基坑支護類型主要有以下幾種。(1)鋼板樁支護。主要的組成材料是熱軋型鋼制成的,由于施工簡單所以被廣泛的應用于擋土和擋水中。但是使用鋼板樁對施工相鄰的地基會產生一定的負面影響,所以在人口密集、建筑密度大的地方不使用該種支護方法。主要的特點就是施工方便、周期短,缺點是不能再水位高的地方直接使用,必須采取隔水或者降水的措施。(2)深層攪拌水泥土圍護墻支護。該種支護方法的主要做法就是講土和水泥漿在深層攪拌機中強行的攪拌,然后生成連續(xù)搭接的水泥土狀加固體擋墻。這種支護方式比較經濟劃算,而且在施工中沒有任何的噪音,對環(huán)境的污染少。特別是在長度大的基坑中,可以采用起拱的方式限制位移過大。深層攪拌水泥土圍護墻支護的基坑開挖的深度不能超過6m,否則效果就能夠達到最佳。(3)地下連續(xù)墻。主要適用于地下水位以及復雜的施工環(huán)境當中,具備了良好的防滲功能,在混凝土澆筑中一定要對質量進行監(jiān)控。混凝土在澆筑的時候應該注意礦物原料的離析,在混凝土不斷被攪拌的時候達到飽和點就應該被澆筑到模型里,對于混凝土的澆筑高度也是有相應的要求,一般不超過2m用漏斗或者料斗進行澆筑,如果太高則采取有用斜槽或者串筒的方式進行澆筑,這樣不會影響澆筑效果。在澆筑的過程中應該連續(xù)進行,盡量避免間歇澆筑,如果有特殊情況盡量縮短間歇的時間間隔,一般有規(guī)定的時間間隔,在間歇的澆筑時,應等到前一層混凝土已經凝固了,然后再繼續(xù)澆筑。
3.設計要求
在建筑中基礎的施工技術包括土方開挖、現(xiàn)澆混凝土、基坑的支護等,工作,所以建筑的基礎施工是整個建筑中的重點工程。其施工周期也較長,占總工期的30%~40%左右。在《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規(guī)程》中明確的提出,對于基礎埋置高度有不同的要求,埋置樁基時要占總建筑高度的1/15,埋置天然地基時占總建筑高度的1/12,要注意不能將樁長算在埋置深度中。由于建筑的施工地點一般是城市的密集場所,施工場地比較狹窄。所以要對周圍建筑以及市政工程設施要有嚴格的安全保護措施,同時在施工中要對基坑的穩(wěn)定和位移不能出現(xiàn)任何的差錯,而基坑工程在施工建設中不屬于長期的工程。對于深基坑的開挖和支護,在施工中的危險性比較高,涉及到的專業(yè)知識強,力學強度與位移的問題都要有很好的把握,同時還要解決土力強度與支護結構的相互影響的問題,如果這些問題在施工中不能夠有精準的計算,就會造成施工設計出現(xiàn)問題,很容易造成基坑的工程事故。在基坑深度超過5m以上的工程,就要采取專項的施工方案,對于邊坡支護和底下降水有特殊的要求,在經過施工專家組的許可得到審核通過后才能夠進行下一步的施工項目。
三、結合實踐分析深基坑工程與支護中的設計難點及建議
某建筑工程建筑面積約40500m2,層數(shù)為26層。該建筑是一座辦公大樓,主體高層建筑為單元式辦公間,一至五層為集中辦公空間和服務設施,北側群房(三層)為商業(yè)網點,地下兩層為設備間和停車庫。該基坑擬設計為二層地下室,基坑周長300多米,呈北窄南寬的不規(guī)則形狀,基坑深度為:11.0m。由于該建筑地區(qū)的大部分已經被開挖,所以形成了陡坡,地面差比較大,地面高程介于41.01~46.46m,地貌類型屬渾河沖積階地,地層主要以砂石層為主。
1.工程特點、難點分析
本工程基坑面積大、開挖深度深,支護結構方案的選擇要根據(jù)現(xiàn)此昂的實際情況優(yōu)先選擇;護坡樁施工要經過厚度較大的砂層,所以在施工的過程中可能比較麻煩;本基坑的西側道路,距本基坑距離約5.46m,南側道路,距基坑約10.45m;周邊環(huán)境的保護要求較高。
2.基坑支護方案優(yōu)選
由于在施工前的勘察,改基坑開挖的難度比較大,使用傳統(tǒng)的土釘墻等支護方試安全系數(shù)較低,難以控制邊坡變形,所以為了保證工程的質量,為應該采用樁+錨的支護結構體系。同時由于場地的地層成分大部分為砂石層,所以施工進度會比較慢。在護坡樁成孔時,壓灌砼可預防塌孔現(xiàn)象,并能進行水下灌注混凝土。錨桿施工傳統(tǒng)的做法是采用“丟桿法”,即用地質鉆桿作為鉆具同時也是錨桿體,這種施工方法成本較高。本設計中采用水泥土地錨工藝,在成功決砂層中成孔易塌孔,一次性下入鋼鉸線的同時可一次性完成注漿,不僅提高了工作的效率,且大大降低了工程成本。除此之外,為了保證邊坡的穩(wěn)定,鄰近建筑物不受基坑開挖的影響,從整體的布局出發(fā),計采用雙支點排樁+素噴混凝土的聯(lián)合支護體系,排樁采用超流態(tài)混凝土鉆孔壓灌樁,錨桿采用加筋水泥土地錨,樁間土素噴混凝土。
3.深基坑開挖前
深基坑開挖前要準備好相應的施工方案,然后對相關的措施進行全面的檢查,特備是構筑物以及地下管線等重要部分的保護措施要落實到位。同時深基坑施工單位要加強對現(xiàn)場施工的管理,按照審定的專項施工技術進行施工,并對現(xiàn)場的施工情況進行動態(tài)的監(jiān)控。要注意在深基坑坑頂周邊在基坑深度的兩倍距離以內,不能夠設置職工的住宿場所和設備的停留場所,確保施工的安全。如果深基坑要進行加固處理,要將加固的方案經過專家審定之后才能偶實施。
4.開挖與支護施工
高層建筑的不斷發(fā)展使基坑深度不斷增大,導致邊坡月越來越陡立,大到90°,但是在目前的邊坡穩(wěn)定計算的取值范圍都是在60°左右的數(shù)值,所以與現(xiàn)在的陡立邊坡受力狀態(tài)存在很大的差異。同時在邊坡開挖的過程中,將土體中的三向作用力受到破壞。如果基坑的開挖附近是一個高能區(qū),在開挖的過程中能量就會轉換,一部分就作為了土壤的變形動力。對于邊坡角度為90°的情況,不能夠一次開挖的深度太大,這樣會造成能力集中散失,很可能會出現(xiàn)塌方的現(xiàn)象,所以在基坑施工的過程中必須要對開挖面的長度與寬度進行理論的計算,然后設計出最佳的支護措施,做好預防工作。最好的方法就是分層分段的開挖并進行支護,這樣可以將邊坡的能量逐漸的散發(fā)出去,所以使用分層分段的開挖并支護的方式可以將能量慢慢的釋放出去,對于穩(wěn)定坡面有著很大的作用。
5.深基坑開挖或支護工程完成后的檢驗
在深基坑工程或者支護工程完成后必須要經過監(jiān)理單位對基坑工程進行細致的驗收,包括其穩(wěn)定性與時效性,并在驗收時提供可參考性的意見,然后將驗收的信息上報到安全監(jiān)督管理部門,如果合格后才能夠進行地下結構的施工,施工單位就要對基坑圍護結構在滿足抗浮要求的同時及時進行基坑的回填工作,不能長時間的將基坑暴露出來。
總而言之,在我國高層建筑工程的施工技術得到了很大的提升,但是在深基坑工程設計中還是存在很大的問題基坑工程是建筑工程的重要做成部分,對整個建筑的質量起到至關重要的作用,良好的基坑支護技術也是整個工程順利進行的前提和保障,所以要引進國外先進的施工技術和理論,并結合我國建筑的實踐經驗,制定出高標準的基坑工程建筑施工技術準則,同時采取科學的管理制度,定能推動我國建筑行業(yè)快速、穩(wěn)定的發(fā)展。
作者:段勝利單位:中國中鐵隧道集團四處有限公司